Schäden und Erneuerung von Abwasserkanälen und Vermeidung von Folgeschäden im Straßenbereich am Beispiel von Stuttgart

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1 Bauhaus-Universität Weimar Fakultät Bauingenieurwesen Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt von Jochen Schrempf, Dipl.-Ing. (FH) Schäden und Erneuerung von Abwasserkanälen und Vermeidung von Folgeschäden im Straßenbereich am Beispiel von Stuttgart

2 1 Schäden in der Abwasserkanalisation 1.2 Schäden, Ursachen und Beseitigung von Schäden 2 Vermeidung von Folgeschäden bei der Grabenverfüllung insbesondere im Straßenbereich 2.1 Unterschiedliche Eignung bindiger und nichtbindiger Böden 2.2 Verdichtung und Verdichtungsprüfungen 2.3 Trag- und Deckasphaltschichten 2.4 Wirtschaftlichkeitsvergleich 2.5 Bodenverbesserung im Kanalgraben 2.6 Vorgaben der Stadt Stuttgart, Schadstoffbelastung, Geologie 3 Schlussfolgerung und Thesen

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4 Tabelle 1 vorläufige Haltungszahl [Arbeitshilfen Abwasser 2001] Schadensklasse (SKL) des größten Einzelschadens in der betrachteten Haltung vorläufige Haltungszahl HZ vorl für die betrachtete Haltung HZ endg = HZ vorl + M + SC + U + GW + SD + SL

5 Tabelle 2 Einflussgrößen zur Haltungszahl [Arbeithilfen Abwasser 2001] Einflussgröße Abkzg. Kriterium Zusatzpunkt Medium M Regenwasser Schmutz-, Mischwasser Wassergefährdende Stoffe Schutzzone SC Außerhalb Schutzzone Schutzzone III b Schutzzone III a Schutzzone II Untergrund U Ton, Lehm Feinsand Mittel-/Grobsand, Kies Grundwasserstand GW Haltung im Grundwasser Haltung oberhalb Grundwasser Schadensdichte SD < 0,05 0,05 0,2 > 0,2 Schadenslänge SL < 10 % % > 50 %

6 Tabelle 3 Haltungsklassen [Arbeitshilfen Abwasser 2001] endgültige Haltungszahl HZ endg Haltungsklasse

7 Schadenserfassung der Bundesliegenschaften in Stuttgart Mechanischer Verschleiß Riß Stutzenbereich Einragende Stutzen Scherbenbildung Querriß Riß von einem Punkt ausgehend 283 Längsriß 911 Riß Verbindungsbereich 29 Lageabweichung 2321 Ausbiegung Wurzeleinwuchs Inkrustation 32 Hindernis 1304 Deformation biegew. Rorhre Innenkorrosion Fehlendes Wandteil Einsturz 358 Fehlende Scherbe 187 Fehl. Rohrstück im Verbindungsbereich Riß im Abzweigbereich

8 Dynamische Beanspruchung Kriegsfolgeschäden Verbau Planungsfehler Hydraulik Wurzeleinwuchs HD-Reinigung Transport-, Lagerbeschädigung Fremdleitungen Einbaufehler Verdichtung Korrosion Verlegung, Bauausführun Fehlerhafte Anschlüsse Material-, Herstellerfehler

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10 1. These Eine fachgerechte Beseitigung von Schäden an der Abwasserkanalisation, setzt eine präzise Zuordnung und Erkennung der Schadensursache voraus, um eine fachgerechte Sanierung zu veranlassen und eine Wiederholung zu vermeiden.

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13 2. These Bäume sind von Trassenverläufen fern zu halten, da diese neben der Behinderung bei Aufgrabungen auch die Hauptursache für Schrumpferscheinungen bei bindigen Böden darstellen

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16 Beispiel: Wärmeleitfähigkeit bei w=16% und Dichte kg/m³ Feinkörnige Böd Grobkörnige Böd

17 3. These Die Grabenverfüllung der bindigen Umgebungsböden von Stuttgart sollte mit ebenfalls bindigen Böden erfolgen, - um vor allem Folgeschäden im Straßenbereich (Hebungen Setzungen oder Risse) infolge unterschiedlicher Boden- und Stoffeigenschaften zu vermeiden - eine wirtschaftlichere Vorgehensweise zu erzielen - den Anforderung der abfallrechtlichen Vorgaben, mit dem Ziel einer Wiederverwertung statt einer Deponierung, gerecht zu werden. Das Verfüllen mit Siebschutt und anderen nichtbindigen Böden führt zu Dauerschäden, welche sich in Straßensetzungen, Rissen und offenen Fugen äußern.

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21 4. These Bei der Grabenverfüllung ist bindiger Boden lagenweise einzubauen und in geringer Schüttdicke (maximal 30 cm) zu verdichten. Auf eine sorgfältige Verdichtung, unter Anwendung von leichtem Verdichtungsgerät oder Handgeräten, ist besonders in der Bettungs- und Leitungszone zu achten. Der Einsatz von Plattenverdichtern am Bagger in Kombination mit einem hydraulischen Schnellwechselsystem scheint eine größere Verdichtungsleistungen zu ermöglichen und damit zu einer Kostenreduktion zu führen.

22 Direkte Prüfverfahren - Ausstechzylinder - Ballon-Verfahren - Sand-Ersatzverfahren - Gips-Ersatzverfahren Indirekte Prüfverfahren - Plattendruckversuch - Rammsondierung - Dynamischer Plattendruckversuch - Dynamischer CBR-Versuch

23 Überwachung Arbeitsverfahren Arbeitsanweisung das zu verwendende Bodenmaterial der zulässige Einbauwassergehalt die maximale Schütthöhe der Einbaulagen die Verdichtungsgeräte und die Anzahl der Verdichtungsübergänge

24 5. These Für das Prüfen der Bodenverdichtung sollte die M3-Methode Überwachung des Arbeitsverfahrens der ZTVE - StB 94/97 angewendet werden. Die notwendigen Verdichtungsprüfungen sollten im Grabenbereich mit der dynamischen Lastplatte durchgeführt werden.

25 Bodenverbesserung Mechanische Verbesserung - Verbesserung von weichen oder aufgeweichten Böden durch das Einbringen von Großkorn, wie z. B. von Schroppen - Verbesserung durch das Einmischen von geeigneten Böden - Trocknung durch Sonneneinstrahlung Verbesserung mit Bindemitteln Als Bindemittel werden Zement, Tragschichtbinder, Baukalke und Mischbindemittel eingesetzt.

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27 6. These Ausgehobene, bindige Böden sind vor Witterungseinflüssen zu schützen. Bindige Böden mit ungeeigneten bautechnologischen Eigenschaften sind zu verbessern. Für die bindigen Böden Stuttgarts wird Feinkalk verwendet. Der Einsatz von Flüssigboden befindet sich noch in der Erprobungsphase. Es sind die Erfahrungswerte, die Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen und das Langzeitverhalten dieser Bauweise abzuwarten

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29 7. These Um Risseschäden zu vermeiden und Kosten zu reduzieren, sollte das Zurückschneiden von Asphaltdecken unterlassen werden. Die im Großraum Stuttgart verwendeten Schottertragschichten aus Muschelkalk sind in der Regel ausreichend standfest und brauchen nicht zurückgeschnitten werden.